Welche Art von KLASSISCHEN Theorien würde die Existenz echter (nicht-scheinbarer) superluminaler Teilchen (jenseits der Lichtgeschwindigkeit, BSOL) zulassen, die mit der Kausalität übereinstimmen? Ich meine, sind kausale superluminale klassische Objekte in irgendeiner Theorie verboten? Bitte beachten Sie, dass die "Vorurteile"/Hypothese für diese Frage sind:
1. Klassik-Ansatz. Eine klassische Theorie ist definiert als eine Theorie, die (wahrscheinlich) SR als (Niedrigenergie- oder einen anderen Parameter-)Grenzwert enthält. Ich beschränke es nicht auf die übliche Lorentz-Invarianz. Daher sollte der Begriff "klassisch" vielleicht durch klassische Invarianz (Gruppe) ergänzt werden.
2. Kausalitätshypothese. Kausalität im üblichen physikalischen Sinne, dh jeder Wirkung geht eine Ursache voraus.
3. Superluminalität. BSOL "Definition": Ein superluminales Teilchen ist ein beliebiges Objekt, das sich "im Vakuum" mit höherer Geschwindigkeit als (bekanntes) Licht fortbewegen kann, dh , ohne die beiden vorherigen Hypothesen zu verletzen, nämlich "Klassizität" und "Kausalität".
Meine Frage kann also auch so formuliert werden: Können wir eine "vernünftige" physikalische Theorie aufbauen, in der die obigen 3 Postulate gelten?
Im Zusammenhang mit der 3 + 1-Relativität ist dies mit c als unveränderlicher Geschwindigkeit unmöglich. Aber ist jede Theorie mit echter Superluminalität notwendigerweise eine Theorie, die die Kausalität verletzt (CV)?
Superluminale Teilchen (wir nennen sie Elvisebrionen) sind möglich, wenn ein verborgener Sektor existiert, der entweder nicht Lorentz-invariant ist oder Lorentz-invariant, aber mit einer anderen Grenzgeschwindigkeit. Wir diskutieren diese Möglichkeit auf recht unterhaltsame Weise in https://arxiv.org/abs/2107.10739 (Relativity 4-ever?).
Übrigens wurde die Tachyon-Hypothese erstmals viel früher von Lev Yakovlevich Shtrum im Jahr 1923 vorgeschlagen (siehe den obigen Artikel und die darin enthaltenen Referenzen).
Surab Silagadze.
Gute Frage.
Ich verstehe die Möglichkeiten der Lorentz-Verletzung nicht sehr gut, daher werde ich nur versuchen, Lorentz-invariante Theorien zu kommentieren.
Die klassischen Aufsätze sind Tolman 1917, Bilaniuk 1962 und Bilaniuk 1969. Bilaniuk 1969 ist online leicht durch googeln zu finden und gibt einen guten Überblick. Tolman schlug ein Kausalitätsparadoxon mit Tachyonen vor, bekannt als Tolmans Antitelephon. Bilaniuk et al. behaupteten, die Kausalitätsprobleme zu lösen, indem sie im Grunde sagten, dass wir, wenn wir eine Lorentz-Transformation durchführen, die dazu führt, dass ein Tachyon in der Zeit rückwärts geht, es als ein Antiteilchen neu interpretieren, das in der Zeit vorwärts geht. Einige Leute scheinen heute zu glauben, dass dies die Paradoxien gelöst hat, aber die Mehrheit scheint zu sein, dass dies nicht der Fall war. Ich glaube nicht, dass es sie löst. Ihre Beschreibung beinhaltet Prozesse wie ein Tachyon, dessen Weltlinie ein Liniensegment ist, das die Ereignisse A und B verbindet, und für das Beobachter sowohl bei A als auch bei B glauben, dass sie das Tachyon übertragen haben, anstatt es zu empfangen.
Es ist möglich, zwei Tachyonen zu haben, deren Vierer-Impuls so gewählt ist, dass der Gesamt-Vier-Impuls Null ist. Das bedeutet, dass jede Theorie, die Tachyonen beinhaltet, zulässt, dass Paare von ihnen spontan erscheinen oder verschwinden. In einer klassischen Theorie scheint es schwierig, diese spontanen Ereignisse mit Kausalität in Einklang zu bringen. In der Bilaniuk-Interpretation entsprechen die Emissionsraten in einem Frame den Absorptionsraten in einem anderen Frame. Auch dies ist schwer mit Kausalität in Einklang zu bringen.
Eine modernere Sichtweise wird von Baez gegeben. Die Wellengleichung für ein tachyonisches Feld hat reale Energielösungen plus imaginäre Energielösungen, die exponentiell explodieren. Die exponentiellen Lösungen sind eindeutig unphysikalisch, aber wenn Sie sie ausschließen, erhalten Sie keine Eindeutigkeit und Existenz von Lösungen für Cauchy-Probleme. Meiner Ansicht nach ist die Eindeutigkeit und Existenz von Lösungen für Cauchy-Probleme eine gute Definition von Kausalität.
Baez, http://math.ucr.edu/home/baez/physics/ParticleAndNuclear/tachyons.html
Bilaniuk, Deshpande und Sudarshan, „Meta“ Relativity, Am J Phys 30 (1962) 718
Bilaniuk und Sudarshan, "Teilchen jenseits der Lichtschranke", Phys. Heute 22, 43 (1969)
RC Tolman, The Theory of Relativity of Motion (Berkeley, 1917), p. 54
Etwa schneller als das Licht ...
Ich kenne (tatsächlich studiere ich derzeit noch) verschiedene Erweiterungen der Relativitätstheorie. Einige Optionen ergeben sich natürlich:
1) Ja, Ben... Sudarshans (und Recamis) Meta-Relativität ist eine "Option", etwas altmodisch. Probleme: Tachyonen wurden in der Natur noch nicht beobachtet.
Metarelativitätspapier Metarelativitätspapier 2012
2) Die erweiterte Relativitätstheorie von Carlos Castro/Matej Pavsic in C-Räumen bietet eine weitere Möglichkeit. Sie können im C-Raum verschiedene Arten von Geschwindigkeit haben. Der dort verwendete Trick, um die Lichtgeschwindigkeitsbegrenzung zu umgehen, besteht darin, "zusätzliche Freiheitsgrade" hinzuzufügen, die im C-Raum leben. Beachten Sie, dass es auch den Begriff der invarianten Relativitätstheorie beibehält! Probleme: Wir haben anscheinend keinen experimentellen Hinweis auf den C-Raum entdeckt. Relativitätstheorie in C-Räumen: Rückblick
3) Ich habe kürzlich in meinem Blogeintrag eine andere Option diskutiert, die vielen Physikern ziemlich unbekannt ist (oder vernachlässigt wird) und etwas, das Sci-Fi-Autoren nicht verstehen. Hyperzeit. Wenn Sie "neue" zeitähnliche Dimensionen und unterschiedliche Lichtgeschwindigkeiten haben, oder sogar wenn Sie mehrere Male und dieselbe unveränderliche Geschwindigkeit haben, können Sie die Lichtgeschwindigkeitsgrenze ändern. Es ist die Hyperzeit und nicht der Hyperraum, der schnellere als leichte Bewegungen möglich macht. Beachten Sie, dass Sie sogar eine Vorstellung von unveränderlicher Geschwindigkeit behalten können. Kristalline Relativität
Problem: Anscheinend gilt die Lorentz-Symmetrie noch in keinem Experiment, daher sind kalitzinische Metriken (semiriemannsche Metriken) in der Natur noch nicht aufgetaucht (selbst die Hypothese des Raumzeit-Quasi-Kristalls ist verrückt, aber Wilczek selbst oder Petr Jizba haben ähnliche Ideen vorgeschlagen.. .) i) Zeitkristalle ii) Zeitkristalle II iii) Weltkristall
4) Der Trick der allgemeinen Relativitätstheorie über Wurmlöcher (dh nicht triviale topologische Verbindungen zwischen zwei Punkten in der Raumzeit) oder über Alcubierre Warp-Drives. Problem: bekannte Quanteninstabilitäten und Verletzungen schwacher Energiebedingungen.
Vor einiger Zeit wurde sogar so etwas wie der Zustand der schwachen Energie kritisiert (ich denke, es gibt jetzt keine solche Opposition gegen WEC), aber ich glaube, das Hauptproblem ist natürlich die Quantentheorie (etwas, das ich in der ursprünglichen Frage aufgegeben habe und das würde zusätzliche Recherche/Thread für jede dieser 4 Optionen oder Antworten verdienen).
Was ist mit der Klassik? Bei sorgfältiger Analyse können die 4 oben genannten Optionen als „klassisch“ betrachtet werden.
Was ist mit Kausalität? Niemand versteht, was Zeit ist, und eine Änderung unserer Vorstellung von grundlegender Symmetrie und was "eine Uhr" bedeutet, sollte die Kausalitätsprobleme vermeiden. Tatsächlich ist es bei mehreren zeitähnlichen Dimensionen schwer zu beurteilen, ob das, was Kausalitätsverletzungen in der 1d-Zeit verursachen, in der nd-Zeit passieren könnte ... Und ich bin mir nicht sicher, wie Multizeittheorien Kausalität vermeiden können, aber ich denke es könnte möglich sein. Beachten Sie, dass es in der neueren Literatur mehrfach Studien zur Mechanik gegeben hat.
Xaltar
Riemannium
Peter Krawtschuk
Riemannium
Jim
b_jonas